植物組織培養(yǎng)的內(nèi)生細菌污染問題

葉青

摘 要：植物組織培養(yǎng)過程中的外界環(huán)境即使保持了無菌狀態(tài)，但是植物的組織或細胞間普遍存在著細菌，我們叫它內(nèi)生細菌，這些內(nèi)生細菌在培養(yǎng)過程中會對植物的生長造成一定的威脅，形成了內(nèi)生細菌污染問題。本文對內(nèi)生菌的種類、癥狀、危害和防治方法治療做一些簡單的說明，并對部分抗生素的使用做一些基本的討論。

關(guān)鍵詞：植物組織培養(yǎng);內(nèi)生細菌污染;防治方法

內(nèi)生細菌污染一直是植物組織培養(yǎng)不可避免的問題，內(nèi)生細菌是指在植物生長的某一階段或者在植物的整個生長過程中在組織或者器官間存在的細菌，暫時在植物外表看來無明顯癥狀，但是它可能會影響組織培養(yǎng)過程的發(fā)展，甚至可能是失敗的因素，而且內(nèi)生細菌可以被分離或者通過PCR技術(shù)擴增DNA證明內(nèi)生細菌的存在。

一、內(nèi)生細菌的種類

查閱文獻發(fā)現(xiàn)被鑒定的種類主要有：黃單胞菌屬（Xanthomonas）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、假單胞菌屬（Pseudomonas）、土壤桿菌屬（Agrobacterium）、葡萄球菌屬（Staphylococcus）、腸桿菌屬（Enterobacter）、棒桿狀菌屬（Corynebacterium）、沙雷氏菌屬（Serratia）、短小桿菌屬（Curtobacterium）、歐文氏菌屬（Erwinia）等。

二、內(nèi)生細菌的癥狀及其危害

內(nèi)生細菌的癥狀是在外植體培養(yǎng)后3～5d內(nèi)未發(fā)生細菌污染，但以后會不斷地出現(xiàn)明顯或不明顯的細菌菌落，這種情況就有可能是由內(nèi)生細菌引起的污染。但有些癥狀比較明顯，在2～3d就會在植物培養(yǎng)基或者植物組織周圍形成顏色形狀各異的菌群，均是由內(nèi)生細菌污染引起。內(nèi)生細菌的分布也很有意思，有一些在植物的組織中能達到50%左右的污染率，而有些在塊莖，污染率能達到83%左右。

內(nèi)生細菌引起的危害主要包括在早期導致培養(yǎng)失敗，增殖效率的降低，培養(yǎng)物生長減緩，玻璃苗增加等。在后期導致試管苗移栽困難和死亡，有時污染也會引起培養(yǎng)物的遺傳變異。植物病理學有研究顯示，威脅最大的還是無癥狀內(nèi)生細菌，他們在植物生長過程中毫無表現(xiàn)，但是當植物生長環(huán)境惡劣，植物整體免疫機能降低時內(nèi)生細菌就會發(fā)作，威脅植物的生長，特別是在農(nóng)作物等具有經(jīng)濟價值的組織培養(yǎng)時，造成難以估量的經(jīng)濟損失。

三、內(nèi)生細菌的防治措施

總體來看，內(nèi)生細菌的治療手段的宗旨就是防大于治。在內(nèi)生細菌的治療上做到防治為君，治療為臣的效果。以新生的嫩枝作為外植體，可以降低污染。首先，對植物的幼苗提前在處置或殺菌，例如，將田間采集植物枝丫用水徹底洗干凈后插入無糖的培養(yǎng)液或自來水中等待發(fā)芽即可。還可以在無菌條件下對采自田間的枝條進行暗培養(yǎng)，待抽出徒長的黃化枝條時取材，也可以減少污染。主要是在細菌含量方面做減法，其次，使用溫室或人工氣候室內(nèi)的植株接種材料，因為其表面內(nèi)源細菌少而降低污染。如在采集外植體前用敵菌丹（captatol）或異菌脲（iprodione）殺菌劑處理田間的披散山龍眼母樹，使污染從對照的90%減少至14%。在對植株進行預處理而減少內(nèi)生細菌的污染的方法有很多，此前，還有很多研究人員使用抗生素對植株進行預培養(yǎng)，效果顯著。但我認為如果是人民食用的經(jīng)濟作物，在使用抗生素的時候就要小心謹慎，畢竟這會不會被人體吸收，從而影響人類的身體健康還未可知。一些物理方法的使用還是值得提倡的，比如真空減壓滅菌、磁力攪拌、超聲波振動、多次消毒滅菌、使用混合消毒液和灼燒的方法，相比較而言對人民健康而言相對安全一些。很多的細菌在pH值≤4.5時會停止生長，在紫苑屬、鳶尾屬、薔薇屬植物組織培養(yǎng)中，將培養(yǎng)基的pH值由5.8調(diào)至3.9～4.3，可防止大量的細菌污染。以上這些方法只對植株的表面有作用，但是對植物的內(nèi)部的細菌卻無計可施，但是抗生素的使用卻可以解決這一難題。

四、抗生素的使用

抗生素的抑菌殺菌作用在生物學上具有很大的價值，所以抗生素在植物組織培養(yǎng)中抑制內(nèi)生細菌的生長也很有意義。生物新陳代謝產(chǎn)生抗生素可以阻斷微生物的正常代謝途徑而導致細菌等微生物的死亡，但是過高濃度的抗生素也會威脅植物本身的生長。制約植物組織培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展的主要障礙是植物組織培養(yǎng)時的內(nèi)生細菌污染，探索高效率的植物組織培養(yǎng)時的內(nèi)生細菌污染的防治方法對于植物組織培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展有著不可忽視的意義?？股卦谥参锝M織培養(yǎng)中抑制污染的效果顯著，抑制組培污染，提高組培苗的成活率，關(guān)鍵是探索如何選擇合適的抗生素種類、使用濃度及處理方法。

抗生素的作用受到了很多因素的影響，比如說青霉素分子量數(shù)值低于多黏菌素分子量，所以青霉素更容易擴散;四環(huán)素和二甲氧基苯青霉素比林可霉素和頭孢利定更喜歡待在酸性環(huán)境;其中四環(huán)素不能在光下太長時間，因為四環(huán)素更容易被光分解而失去活性?？股氐睦貌⒉荒苓_到一招鮮，吃遍天的結(jié)果，有些抗生素的效果其實不穩(wěn)定抑或一些抗生素的抑菌效果并不理想。尤其是有些抗生素還對植物的器官再生過程有一定的抑制作用。比如多黏菌素就會對蘋果和花旗松造成影響?？偠灾?，面對不一樣的植物品種，想找到更多更好地抗生素組合處理內(nèi)生細菌污染是很麻煩的和費腦力的一件工作，工程量及其浩大。一般認為，沒有一種抗生素對所有細菌都有效，即使有效，抗生素消除植物組織培養(yǎng)污染的方法也是暫時解決方案，如果為消除污染而長期使用抗生素，必然對組織培養(yǎng)苗的生長、分化、生根產(chǎn)生一定影響。

所以抗生素的使用還是有諸多限制的，有些抗生素互相抑制，有些抗生素還會抵制酸性環(huán)境或者堿性環(huán)境，甚至長時間使用抗生素某些內(nèi)生細菌還會獲得對某些抗生素的抗性，抗生素的使用還是非常復雜的一件事情，做這方面的實驗要珍之慎之。特別是針對某些農(nóng)作物來說，是要食用的植物作物更應(yīng)謹慎，對內(nèi)生細菌使用抗生素要謹小慎微，以免“超級細菌”的產(chǎn)生，這是關(guān)乎人類的健康的事情。

五、結(jié)束語

雖然這些方法可以有效減少內(nèi)生細菌的污染，但是并不能徹底滅殺，所以最行之有效的方法，還是在無污染的外植體上切取需要的組織進行培養(yǎng)繁殖。內(nèi)生細菌的污染是組織培養(yǎng)發(fā)展的障礙，我們要有效地避免這種事情的發(fā)生，就要多做摸索，勤于思考，沒有路的地方走出一條路。

參考文獻：

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